(57)【要約】  各需要家に現在の状況に合った無理のないエネルギー削減行動を促す。すなわち、エネルギー管理装置は、需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、削減目標値が低いほど、かつ、需要家のエネルギー削減実績量が高いほど、高い期待指数を出力する関数を決定する。また、エネルギー管理装置は、コミュニティ全体の削減目標量をコミュニティ内の需要家に分配するに際し、コミュニティ内の需要家の期待指数の総和が最大となるように、各々の需要家の削減目標値を決定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新手段と、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定されるエネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する設定手段と、を備えるエネルギー管理装置。
【請求項２】
前記コミュニティ内の各々の前記需要家と接続され、
前記指数更新手段は、前記コミュニティ内の各々の前記需要家から前記削減実績量を取得し、当該取得した削減実績量に基づき前記コミュニティ内の各々の前記需要家に対応する前記関数を決定し、
前記設定手段は、前記コミュニティ内の各々の前記需要家に向けて、前記削減目標値を通知する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
【請求項３】
管理対象のコミュニティに含まれる複数の需要家にそれぞれ備えられるエネルギー管理装置であって、
前記需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新手段と、
前記コミュニティ内の各々の前記需要家を前記コミュニティ内の構造ネットワークのノードに対応させた場合における前記構造ネットワーク上の隣接ノードとの間で、前記関数に関する計算パラメータを送受信するパラメータ送受信手段と、
前記計算パラメータの授受によって得られた情報を利用して、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を前記コミュニティ内の前記需要家による分散処理により決定する設定手段と、
を備えるエネルギー管理装置。
【請求項４】
前記構造ネットワークは、ツリー構造ネットワークであり、
前記パラメータ送受信手段は、前記計算パラメータの授受によって、前記関数の情報を前記ツリー構造ネットワークの子ノードから親ノードに伝搬し、前記需要家の前記削減目標値を前記親ノードから前記子ノードに伝搬し、
前記設定手段は、ａ）自装置が前記ツリー構造ネットワーク上のルートノードであれば、前記関数を用いて前記削減目標値を決定して自装置を含む前記需要家に通知し、さらに、前記パラメータ送受信手段を通じて前記子ノードに通知し、ｂ）自装置が前記ルートノードでなければ、前記親ノードから得た前記計算パラメータから、自装置を含む前記需要家の前記削減目標値を決定する、請求項３に記載のエネルギー管理装置。
【請求項５】
管理対象のコミュニティ内の各々の需要家に備えられて、前記需要家の使用電力量を設定時間ごとに送信する複数の負荷管理装置と、
前記複数の負荷管理装置と接続するエネルギー管理装置と
を備え、
前記エネルギー管理装置は、
前記負荷管理装置の各々からエネルギー使用量を前記設定時間ごとに受信して、前記コミュニティ内の各々の前記需要家の前記設定期間の削減実績量を算出する使用情報更新手段と、
前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新手段と、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定されるエネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する設定手段と
を備える
エネルギーシステム。
【請求項６】
管理対象のコミュニティ内の各々の需要家に備えられて、自装置の使用電力量を設定時間ごとに送信する複数の負荷管理装置と、
前記需要家の各々に備えられるエネルギー管理装置と
を備え、
前記エネルギー管理装置は、
前記負荷管理装置からエネルギー使用量を前記設定時間ごとに受信して、自装置を含む前記需要家の前記設定期間の削減実績量を算出する使用情報更新手段と、
前記需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新手段と、
前記コミュニティ内の各々の前記需要家を前記コミュニティ内の構造ネットワークのノードに対応させた場合における前記構造ネットワーク上の隣接ノードとの間で、前記関数に関する計算パラメータを送受信するパラメータ送受信手段と、
前記計算パラメータの授受によって得られた情報を利用して、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を前記コミュニティ内の前記需要家による分散処理により決定する設定手段と、
を備える
エネルギーシステム。
【請求項７】
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定し、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定されるエネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する、エネルギー管理方法。
【請求項８】
前記コミュニティ内の各々の前記需要家から前記削減実績量を取得し、当該取得した削減実績量に基づき前記コミュニティ内の各々の前記需要家に対応する前記関数を決定し、
前記コミュニティ内の各々の前記需要家に向けて、前記削減目標値を通知する、請求項７に記載のエネルギー管理方法。
【請求項９】
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新処理と、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定される前記エネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する設定処理と、をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶するプログラム記憶媒体。
【請求項１０】
前記コミュニティ内の各々の前記需要家と接続されるコンピュータに、
前記コミュニティ内の各々の前記需要家から前記削減実績量を取得し、当該取得した削減実績量に基づき前記コミュニティ内の各々の前記需要家に対応する前記関数を決定する処理と、
前記コミュニティ内の各々の前記需要家に向けて、前記削減目標値を通知する処理と、を実行させるコンピュータプログラムをさらに記憶する請求項９に記載のプログラム記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コミュニティ全体のエネルギーを抑制しようとする際に、当該コミュニティを構成する各需要家に対して、実現可能性の高いエネルギー削減目標値を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの効率的な利用に向けたエネルギー管理の一つとして、コミュニティ単位のエネルギーマネジメントシステム（Community Energy Management System（ＣＥＭＳ））がある。ＣＥＭＳは、コミュニティ全体のエネルギー量の削減や、各需要家における再生可能エネルギー（蓄電池や太陽光発電の電力）の有効利用を目的に、複数の需要家のエネルギーをまとめて管理するシステムである。複数の需要家にエネルギーを供給する事業者、例えば、電力アグリゲータが、ＣＥＭＳを用いてコミュニティ全体でのエネルギー使用量を大きく削減することにより、電力系統からのエネルギー供給負荷を軽減させることが考えられる。この場合、エネルギーの供給事業者は、その分のインセンティブを各需要家にリターンするような魅力的な料金メニューを提供する。【０００３】
コミュニティ全体でのエネルギー使用の制御に向けて、様々な施策が考えられている。シンプルな施策としては、エネルギー使用量の削減の要請を各需要家に出し、可能な範囲でエネルギー使用量を抑制してもらうというものがある。【０００４】
このようなエネルギー使用量の制御を実現するため、例えば、特許文献１が開示する装置は、各需要家への二酸化炭素排出量目標値を設定し、その目標値に対する成果値から報酬計算のための評価値を算出する。また、特許文献２が開示する装置は、各需要家の電力使用履歴から節電依頼するのに適した需要家を選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６０６６１４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した文献の技術は、いずれも、各需要家の状況に合わせた適切なエネルギー使用量の削減目標が設定できない。【０００７】
特許文献１における各需要家の目標値は、各需要家の受電および発電エネルギー、またエネルギー使用量の調整可能範囲の将来の予測情報を基にして算出されている。この目標値は、予測情報を基に算出されているため、状況が変化した場合や予測情報が外れた場合に、適切な目標値が設定されない虞が有る。したがって、各需要家で適切にエネルギー使用量が削減されず、結果としてコミュニティ全体のエネルギー使用量の削減が実現できない虞がある。特許文献２の技術は、そもそも、需要家に具体的な節電目標値を通知していない。【０００８】
本発明は上記課題を解決するために考え出された。すなわち、本発明の主な目的は、コミュニティに属する需要家の状況に合わせたエネルギー使用量の削減目標を需要家に提示することにより、コミュニティ全体のエネルギー使用量の削減目標を達成し易くする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態のエネルギー管理装置は、
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新手段と、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定されるエネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する設定手段と、を備える。【００１０】
本発明の実施の形態のエネルギー管理方法は、
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定し、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定されるエネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する。【００１１】
本発明の実施の形態のプログラム記憶媒体は、
需要家が設定期間に削減できたエネルギー量である削減実績量を取得し、前記需要家に設定されるエネルギー使用量の削減目標値を入力とし、当該削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数であって、前記削減目標値が低いほど、かつ、前記削減実績量が高いほど、高い前記期待指数を出力する前記関数を前記削減実績量を利用して決定する指数更新処理と、
前記需要家を含む管理対象のコミュニティ全体に設定される前記エネルギー使用量の削減目標量を前記コミュニティ内の前記需要家に分配するに際し、前記コミュニティ内の前記需要家における前記関数に基づく前記期待指数の総和が最大となるように、各々の前記需要家の前記削減目標値を決定する設定処理と、をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるエネルギー管理装置は、コミュニティに属する需要家の状況に合わせたエネルギー使用量の削減目標を需要家に提示することにより、コミュニティ全体のエネルギー使用量の削減目標を達成し易くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエネルギーシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエネルギー管理装置におけるエネルギーの使用情報更新フローの一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエネルギー管理装置における期待指数更新フローの一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエネルギー管理装置における目標値通知フローの一例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るエネルギーシステムの構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るエネルギー管理装置における自家のエネルギー使用情報更新フローの一例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエネルギー管理装置における自家の期待指数更新フローの一例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るエネルギー管理装置における自家の目標値通知フローの一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るエネルギー管理装置における計算パラメータ送信フローの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエネルギー管理装置における計算パラメータ受信フローの一例を示す図である。
【図１１】期待指数を出力する関数の情報の一例を示す図である。
【図１２】コンピュータ装置の構成の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るコミュニティエネルギー管理装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
＜構成＞
本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１を参照すると、第１実施形態におけるエネルギーシステム４０は、集中型エネルギー管理装置２０と負荷管理装置１００を有する。集中型エネルギー管理装置２０と負荷管理装置１００は通信網５０を介して接続される。負荷管理装置１００は需要家１０に包含される。なお、コミュニティに含まれる需要家１０の数に制限はないが、第１実施形態の説明では、１つのコミュニティには複数の需要家１０が含まれているとする。
【００１６】
需要家１０は、コミュニティ内に存在するエネルギー需要量の制御単位であり、例えば、電力会社、ガス会社との契約単位である。具体的には需要家１０は、例えば、エネルギーを使用する家屋、店舗、オフィス、ビルである。
【００１７】
集中型エネルギー管理装置２０は、管理対象のコミュニティ内における複数の需要家１０のエネルギー使用状態を管理し、各需要家１０のエネルギー使用量の削減目標値を決定し各需要家１０に通知するシステムである。各需要家１０は、通知されたエネルギー使用量の削減目標値（以下、エネルギー使用量の削減目標値を単に削減目標値とも記す）を順守することが期待されるが、実際には守られる場合も、守られない場合も有る。集中型エネルギー管理装置２０は、コミュニティ全体としての削減目標値を順守するという制約の下で、守りやすい削減目標値を各需要家１０に決定する。
【００１８】
通信網５０は、需要家１０と集中型エネルギー管理装置２０の間のエネルギー情報や削減目標値の通知に使われる通信手段で、有線通信網や無線通信網により構成される。
【００１９】
需要家１０は、負荷管理装置１００、負荷機器１０１、需要家通信部１０２、および表示部１０３を含む。
【００２０】
負荷管理装置１００は、需要家１０内の負荷機器１０１の設定状態を管理し、エネルギー使用量を管理、計測する。負荷管理装置１００は、例えばＨＥＭＳ（Home Energy Management System）の機能を有する。負荷機器１０１は、需要家１０内でエネルギーを使用する機器である。負荷機器１０１は、例えば、照明、空調、調理器具、給湯器、ＡＶ（Audio Visual）機器である。
【００２１】
需要家通信部１０２は、通信機能モジュールである。需要家通信部１０２は、負荷管理装置１００から送信された負荷機器１０１のエネルギー使用情報を、通信網５０を通して集中型エネルギー管理装置２０に送信する。また、需要家通信部１０２は、集中型エネルギー管理装置２０から送信された削減目標値を受信する。
【００２２】
表示部１０３は、需要家通信部１０２が受信した削減目標値に基づいて、需要家１０の居住者にエネルギー使用量の削減行動を促す情報を表示する構成を持つ。表示部１０３は、例えば、現在の需要家１０全体のエネルギー使用量と、需要家１０に削減してほしいエネルギー使用量とを数値で並べて表示する。あるいは、表示部１０３は、削減目標値に基づいて、人間に向けての行動指示を表示しても良い。
【００２３】
集中型エネルギー管理装置２０は、システム通信部２００、使用情報更新部２０１、使用情報保持部２０２、指数更新部２０３、指数保持部２０４、および設定部２０５を備える。
【００２４】
システム通信部２００は、需要家１０（負荷管理装置１００）が送信したエネルギー情報を受信し、また、設定部２０５が算出した削減目標値を各需要家１０に送信する機能を備える。
【００２５】
使用情報更新部２０１は、定期的に各需要家１０から現在のエネルギー情報を取得し、使用情報保持部２０２に格納する機能を備える。
【００２６】
指数更新部２０３は、各需要家１０から定期的に取得されたエネルギー情報を基に各需要家１０がエネルギー使用量を削減できる可能性を表す期待指数を出力する関数（期待指数の出力関数）を決定する機能を備える。指数更新部２０３は、さらに、期待指数の出力関数を決定する度に、決定された期待指数の出力関数に関する情報を指数保持部２０４に格納する（期待指数の出力関数に関する情報を更新する）機能を備える。
【００２７】
ここで、期待指数の出力関数は、各需要家１０のエネルギー使用量の削減実績に基づいて各需要家１０に決定される関数であり、削減目標値を入力（パラメータ）とし、期待指数を出力とする関数である。当該期待指数の出力関数は、入力される削減目標値が小さいほど、高い可能性を示す期待指数を出力する。また、エネルギー使用量の削減実績が異なる各需要家１０に対応する期待指数の出力関数に、同じ削減目標値が入力された場合、エネルギー使用量の削減実績が高い需要家１０に対応する期待指数の出力関数ほど、高い可能性を表す指数を出力する。
【００２８】
設定部２０５は、コミュニティ全体として削減すべきエネルギー量と各需要家１０の期待指数の出力関数を用いて、コミュニティの期待指数の総和が最大になるように、各需要家１０の削減目標値を定期的に算出する機能を備える。また、設定部２０５は、算出した削減目標値を各需要家１０に通知し、目標を達成するように促す機能を備える。
【００２９】
ここで、システム通信部２００、使用情報更新部２０１、指数更新部２０３、および設定部２０５は、論理回路で構成される。また、使用情報保持部２０２、および指数保持部２０４は、磁気ディスク装置や、半導体記憶装置で構成される。
【００３０】
なお、集中型エネルギー管理装置２０は、コンピュータ装置により実現されても良い。図１２は、コンピュータ装置の構成例を表す図である。図１２に表されるコンピュータ装置６０は、バス６４０で相互に接続されたプロセッサ６１０、主記憶部６３０、および、外部記憶装置６２０を備える。プロセッサ６１０は、バス６４０を経由して、主記憶部６３０、および、外部記憶装置６２０に対してデータの読み書きを行う。また、プロセッサ６１０は、主記憶部６３０に格納されているプログラム６５０を実行する。なお、プログラム６５０は、コンピュータ装置６０の初期設定を開始する際には外部記憶装置６２０に格納されており、コンピュータ装置６０の初期設定処理により、プロセッサ６１０が外部記憶装置６２０から主記憶部６３０にロードされても良い。
【００３１】
ここで、主記憶部６３０は半導体メモリ装置である。外部記憶装置６２０はディスク装置、または、半導体記憶装置等の記憶装置である。
【００３２】
プロセッサ６１０は、プログラム６５０を実行することにより、図１に表されるようなシステム通信部２００、使用情報更新部２０１、指数更新部２０３、および設定部２０５として機能する。すなわち、プロセッサ６１０は、プログラム６５０を実行することにより、システム通信部２００、使用情報更新部２０１、指数更新部２０３、および設定部２０５が行う処理を実行する。外部記憶装置６２０は、使用情報保持部２０２、および指数保持部２０４として機能する。
【００３３】
＜動作＞
図２乃至図４は、集中型エネルギー管理装置２０の動作例を表すフローチャートである。図２は、使用情報更新部２０１がコミュニティ内の全ての需要家１０のエネルギー使用情報を更新する処理のフローチャートである。
【００３４】
まず、使用情報更新部２０１は、エネルギー使用情報の更新タイミングかどうかを判定する（Ｓ１００）。更新タイミングでない場合（Ｓ１００でのＮｏ）、使用情報更新部２０１は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００３５】
なお、更新の処理は、例えば、所定時間を空けて定期的に行われる。この場合、更新タイミングか否かは、前回の更新処理から所定時間が経過したか否かで判断される。他のタイミングも、同様に判断される。
【００３６】
更新タイミングである場合（Ｓ１００でのＹｅｓ）、使用情報更新部２０１は、各需要家１０の現在のエネルギー使用量を取得し、使用情報保持部２０２に現エネルギー使用量として格納する（Ｓ１０１）。エネルギー使用情報は、例えば電力（Ｗ）や電力の積算値である電力量（Ｗｈ）の形式である。
【００３７】
次に、使用情報更新部２０１は、基準点を設定するタイミングかどうかを判断する（Ｓ１０２）。そのタイミングでない場合（Ｓ１０２でのＮｏ）、使用情報更新部２０１は、そのまま処理を終了する。
【００３８】
そのタイミングである場合（Ｓ１０２でのＹｅｓ）、使用情報更新部２０１は、現時点（最新）の各需要家１０のエネルギー使用量を基準点の情報として設定する（Ｓ１０３）。この基準点は、期待指数を出力する関数（期待指数の出力関数）を更新する際に、各需要家１０のエネルギー使用量の削減量を算出する処理において基準エネルギー使用量（Ｐbase_i）として使用される。使用情報更新部２０１は、例えば、ｍ回（ｍは１以上の自然数）の更新ごとに、１回基準点を設定する。
【００３９】
図３は、指数更新部２０３が、各需要家１０の期待指数を出力する関数（期待指数の出力関数）を更新する処理のフローチャートである。
【００４０】
まず、指数更新部２０３は、期待指数の出力関数情報を更新するタイミングかどうかを判定する（Ｓ２００）。更新タイミングでない場合（Ｓ２００でのＮｏ）、指数更新部２０３は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００４１】
更新タイミングである場合（Ｓ２００でのＹｅｓ）、指数更新部２０３は、各需要家１０の現エネルギー使用量と、基準点に設定したエネルギー使用量との情報に基づき、基準点のエネルギー使用量を取得した時間から現在迄のエネルギー使用量の削減量を算出する（Ｓ２０１）。そして、指数更新部２０３は、算出したエネルギー使用量の削減量を基に、各需要家１０に対応する期待指数の出力関数を更新し、更新後の期待指数の出力関数に関する情報を指数保持部２０４に格納する（Ｓ２０２）。
【００４２】
期待指数の出力関数は、例えば、数式（１）、および図１１に表されるような関数である。
2017199901.tif 000003
【００４３】
ここで、数式（１）において、ｉは需要家１０の識別子、例えば、需要家１０に付与された序数を表す。Ｔｉは、識別子ｉが付与されている需要家１０の削減目標値（減らす量）を表す。Ｅｉは、識別子ｉが付与されている需要家１０の期待指数を表し、入力された削減目標値Ｔｉ分のエネルギーを削減してくれる可能性の高さを示す値を表す。
【００４４】
また、Ｅbase_iは定数を表す。数式（１）および図１１が示す期待指数Ｅｉと削減目標値Ｔｉとの関係は、削減目標値Ｔｉが小さくなるにつれて期待値Ｅｉが高くなる、すなわち少ない削減目標値Ｔｉであれば、需要家１０が削減目標値Ｔｉのエネルギー削減を達成してくれる可能性が高くなることを表す。
【００４５】
図１１に表される関数の傾きは、需要家１０のエネルギーの削減量によって変わる。傾きはＲbaseとＰbase_iとＰｉによって決まる。Ｒbaseはコミュニティ全体のエネルギー削減量の基準の値を表す。Ｐbase_iは識別子ｉが付与されている需要家１０のエネルギー使用量の基準値を表す。Ｐbase_iは、エネルギー使用情報を更新する処理フローにおけるＳ１０３にて設定される値である。
【００４６】
Ｐｉは、識別子ｉが付与される需要家１０の現在のエネルギー使用量を表す。したがって、Ｐbase_i−Ｐｉは基準点を設定した時間から現在までのエネルギー削減量を表しており、削減量が大きいほど、グラフの傾きが緩やかになる。
【００４７】
なお、Ｅbase_iとＲbaseは、指数更新部２０３によって設定される係数であり、正の値である。Ｅbase_iは、期待指数の所定最大値が設定される。Ｒbaseは、想定されるエネルギー削減量と、目標値との範囲内で、Ｅｉが０以上の値となるように設定される。
【００４８】
指数更新部２０３は、このような期待指数の出力関数を構成する係数の情報をエネルギー削減量の情報を基に、定期的に更新し続ける。
【００４９】
なお、期待指数の出力関数は、線形だけでなく、非線形、あるいは、数式表現できないマッピング規則であっても良い。
【００５０】
図４は、設定部２０５が、目標値を各需要家１０に通知する処理を表すフローチャートである。
【００５１】
設定部２０５は、まず、削減目標値の通知タイミングかどうかを判定する（Ｓ３００）。通知タイミングでない場合（Ｓ３００でのＮｏ）、設定部２０５は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００５２】
通知タイミングである場合（Ｓ３００でのＹｅｓ）、設定部２０５は、コミュニティ全体における削減すべきエネルギーの量（Ｒtotal）を算出する（Ｓ３０１）。例えば、設定部２０５は、事前に設定しておいた目標エネルギー使用量とその算出時点でのコミュニティ内の全ての需要家１０における総エネルギー使用量との差分を計算する。なお、コミュニティ全体の削減すべきエネルギーの量（Ｒtotal）は、所定の固定値であっても良い。
【００５３】
その後、設定部２０５は、期待指数に関する情報を指数保持部２０４から取得する（Ｓ３０２）。例えば、設定部２０５は、各需要家１０に対応する期待指数の出力関数に関する係数の情報を取得する。
【００５４】
その後、設定部２０５は、算出したコミュニティ全体の削減すべきエネルギーの量と、取得した期待指数に関する情報とを基に、期待指数の総和が最大となる各需要家１０の削減目標値を算出する（Ｓ３０３）。期待指数の総和が最大であることは、各需要家１０での削減目標値の達成の可能性が最も高い、すなわちコミュニティ全体でのエネルギー削減の達成の可能性がもっとも高いことを意味する。
【００５５】
そして、設定部２０５は、算出した削減目標値を各需要家１０に通知する（Ｓ３０４）。
【００５６】
ここで、各需要家１０の目標値Ｔｉの算出は、例えば下記の数式（２）の最適化問題を解くことに相当する。
【００５７】
2017199901.tif 000004
【００５８】
ここで、Ｎはコミュニティ内の需要家１０の総数である。maxの項目は、各需要家１０の期待指数の総和の最大を目指すことを意味している。ｓ．ｔ．の項目は、各需要家１０の削減目標値（減らすエネルギーの量）の総和がコミュニティ全体で削減したいエネルギー量（Ｒtotal）と等しくなる条件下で、期待指数の総和の最大を目指すことを意味している。
【００５９】
なお、Ｒtotalは、Ｓ３０１で算出される値を表す。例えば、期待指数と削減目標値の関係が式（１）および図１１のような線形の場合、具体的な最適化解法として、設定部２０５は、例えば、シンプレックス法を利用する。
【００６０】
なお、以上説明した図２におけるエネルギー情報の更新処理、図３における期待指数情報の更新処理、図４における目標値の通知処理の３つの処理は非同期で処理されてもよいし、同期的に処理されてもよい。例えば、使用情報更新部２０１が、図２におけるＳ１０３処理を実行した一定時間後に、指数更新部２０３と設定部２０５が、図３と４における処理を連続して実行しても良い。
【００６１】
＜効果＞
第１実施形態における集中型エネルギー管理装置２０は、各需要家１０に現在の状況に合った無理のないエネルギー削減行動を促すことができ、結果として、コミュニティ全体の目標エネルギー削減達成の可能性を高くすることができる。
【００６２】
その理由は、定期的に、指数更新部２０３が、各需要家１０のエネルギー削減実績量を基に期待指数の出力関数に関する情報を更新し、設定部２０５が、期待指数が最大となる各需要家１０の削減目標値を算出するからである。
【００６３】
＜第２実施形態＞
＜構成＞
本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００６４】
図５を参照すると、第２実施形態におけるエネルギーシステム４０は、集中型のエネルギー管理装置を含んでおらず、複数の需要家１０にそれぞれ含まれる分散型のエネルギー管理装置を有する。それら分散型のエネルギー管理装置は通信網５０を介して相互に接続される。なお、需要家１０の数に制限はない。通信網５０は、第１実施形態における通信網５０と同じである。
【００６５】
第２実施形態におけるエネルギーシステム４０において、各需要家１０は、所定のネットワークトポロジー（構造ネットワーク）のノードに対応する。各需要家１０は、当該ネットワークトポロジーにおける隣接ノードとの間で、情報交換を行う。
【００６６】
需要家１０は、分散型エネルギー管理装置３０を備えている。各分散型エネルギー管理装置３０は、ネットワークトポロジー上の隣接する需要家１０同士で通信しながら、最適な削減目標値を、分散処理により算出する。前述した第１実施形態における集中型エネルギー管理装置２０は、コミュニティ内の全ての需要家１０の情報を収集し、収集した情報に基づいて削減目標値を設定している。一方、第２実施形態における分散型エネルギー管理装置３０は近隣の需要家１０同士の情報交換により、コミュニティ全体で最適な削減目標値を分散処理により算出する。
【００６７】
需要家１０は、分散型エネルギー管理装置３０以外に、負荷管理装置１００、負荷機器１０１、需要家通信部１０２、表示部１０３を備える。負荷管理装置１００、負荷機器１０１、需要家通信部１０２、および表示部１０３は、第１実施形態における負荷管理装置１００、負荷機器１０１、需要家通信部１０２、および表示部１０３と同様である。
【００６８】
分散型エネルギー管理装置３０は、使用情報更新部３００、使用情報保持部３０１、指数更新部３０２、指数保持部３０３、設定部３０４、パラメータ送受信部３０５、隣接情報保持部３０６、パラメータ保持部３０７を備える。なお、自家というのは該当する分散型エネルギー管理装置３０が備えられている需要家１０のことを意味する。
【００６９】
使用情報更新部３００は自家のエネルギー使用情報を定期的に取得して、使用情報保持部３０１に記録する機能を備える。
【００７０】
指数更新部３０２は、定期的に自家の使用エネルギー情報を取得し、その情報を基に自家における期待指数の出力関数を決定し、当該出力関数に関する情報を更新する機能を備える。指数保持部３０３は、自家の期待指数の出力関数に関する情報を保持する。ここで、期待指数の出力関数は、第１実施形態で説明した期待指数の出力関数と同じで良い。
【００７１】
設定部３０４は、自家における期待指数の出力関数に関する情報および計算パラメータを用いて、コミュニティ内における期待指数の総和が最大になるように自家の削減目標値を定期的に算出して設定する機能を備える。
【００７２】
パラメータ送受信部３０５は、最適な削減目標値を分散的に計算する際に必要な情報を隣接の需要家１０との送受信により取得する。隣接情報保持部３０６は、自家と隣接の関係にある需要家１０に関する情報、例えば通信アドレスを保持する。パラメータ保持部３０７は、隣接関係の需要家１０から受信した計算パラメータや、自家で更新した計算パラメータの情報を保持する。
【００７３】
ここで、負荷管理装置１００、需要家通信部１０２、使用情報更新部３００、指数更新部３０２、設定部３０４、およびパラメータ送受信部３０５は、論理回路で構成される。また、使用情報保持部３０１、指数保持部３０３、隣接情報保持部３０６、およびパラメータ保持部３０７は、磁気ディスク装置や、半導体記憶装置で構成される。
【００７４】
なお、分散型エネルギー管理装置３０は、図１２のコンピュータ装置６０により実現されても良い。
【００７５】
この場合、第１実施形態で説明したように、プロセッサ６１０は、プログラム６５０を実行することにより、使用情報更新部３００、指数更新部３０２、設定部３０４、およびパラメータ送受信部３０５として機能する。すなわち、プロセッサ６１０は、プログラム６５０を実行することにより、使用情報更新部３００、指数更新部３０２、設定部３０４、およびパラメータ送受信部３０５が行う処理を実行する。外部記憶装置６２０は、使用情報保持部３０１、指数保持部３０３、隣接情報保持部３０６、およびパラメータ保持部３０７として機能する。
【００７６】
＜動作＞
図６乃至図９は、分散型エネルギー管理装置３０の動作フローチャートである。図６は、使用情報更新部３００が、自家のエネルギー使用情報を更新する処理のフローチャートである。
【００７７】
まず、使用情報更新部３００は、エネルギー使用情報の更新タイミングかどうかを判定する（Ｓ４００）。更新タイミングでない場合（Ｓ４００でのＮｏ）、使用情報更新部３００は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００７８】
更新タイミングである場合（Ｓ４００でのＹｅｓ）、使用情報更新部３００は、自家の現在のエネルギー使用量を取得し、使用情報保持部３０１に格納する（Ｓ４０１）。
【００７９】
その後、使用情報更新部３００は、基準点を設定するタイミングかどうかを判断する（Ｓ４０２）。そのタイミングでない場合（Ｓ４０２でのＮｏ）、使用情報更新部３００は、そのまま処理を終了する。
【００８０】
基準点を設定するタイミングである場合（Ｓ４０２でのＹｅｓ）、使用情報更新部３００は、現時点での自家のエネルギー使用量を基準点の情報として設定する（Ｓ４０３）。この基準点は期待指数の出力関数に関する情報を更新する際に、各需要家１０のエネルギー削減量を算出する処理において、基準エネルギー使用量（Ｐbase_i）として利用される。使用情報更新部３００は、例えば、ｍ回（ｍは２以上の自然数）の更新ごとに、１回基準点を設定する。
【００８１】
図７は、指数更新部３０２が、自家の期待指数の出力関数に関する情報を更新する処理のフローチャートである。
【００８２】
まず、指数更新部３０２は、期待指数を出力する関数（期待指数の出力関数）に関する情報の更新タイミングかどうかを判定する（Ｓ５００）。更新タイミングでない場合（Ｓ５００でのＮｏ）、指数更新部３０２は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００８３】
更新タイミングである場合（Ｓ５００でのＹｅｓ）、指数更新部３０２は、自家の現エネルギー使用量と基準点に設定したエネルギー使用量との差を算出することにより、基準点のエネルギー使用量を取得した時間から現在迄のエネルギー削減量を得る（Ｓ５０１）。そして指数更新部３０２は、算出したエネルギー削減量を基に、自家における期待指数の出力関数を決定し、その決定した出力関数に関する情報を指数保持部３０３に格納する（Ｓ５０２）。
【００８４】
なお、期待指数の出力関数は、例えば、第１実施形態で説明した関数（数式（１）、図１１を参照）と同じである。
【００８５】
図８は、設定部３０４が自家の削減目標値を算出する処理のフローチャートである。
【００８６】
設定部２０５は、まず、削減目標値の算出タイミングかどうかを判定する（Ｓ６００）。算出タイミングでない場合（Ｓ６００でのＮｏ）、設定部３０４は、例えば設定の待機時間を経過した後に再度判定する。
【００８７】
算出タイミングである場合（Ｓ６００でのＹｅｓ）、設定部３０４は、パラメータ保持部３０７から隣接する需要家１０から受信した計算パラメータを、また、指数保持部３０３から自家の期待指数の情報を取得する（Ｓ６０１）。そして、設定部３０４は、例えば、第１実施形態で述べたように、コミュニティ全体の削減目標値を算出し（Ｓ６０２）、自家の削減目標値を算出し（Ｓ６０３）、算出された削減目標値を表示部１０３に通知する（Ｓ６０４）。
【００８８】
図９は、パラメータ送受信部３０５が計算パラメータを送信する処理のフローチャートである。
【００８９】
まず、パラメータ送受信部３０５は、計算パラメータの送信タイミングかどうかを判定する（Ｓ７００）。送信タイミングでない場合（Ｓ７００でのＮｏ）、パラメータ送受信部３０５は、例えば設定の待機時間が経過した後に再度判定する。
【００９０】
送信タイミングである場合（Ｓ７００でのＹｅｓ）、パラメータ送受信部３０５は、自家の計算パラメータを更新して（Ｓ７０１）、隣接情報保持部３０６に格納されている隣接の需要家１０に関する情報を基に、計算パラメータを隣接の需要家１０に送信する（Ｓ７０２）。
【００９１】
図１０は、パラメータ送受信部３０５が計算パラメータを受信する処理のフローチャートである。パラメータ送受信部３０５は、隣接の需要家１０から計算パラメータを受信し（Ｓ８００）、その計算パラメータをパラメータ保持部３０７に上書きする（更新する）（Ｓ８０１）。
【００９２】
＜効果＞
第２実施形態における分散型エネルギー管理装置３０は、他の需要家１０に備えられた分散型エネルギー管理装置３０との分散処理により、各需要家１０の状況に合った無理のない削減目標値を算出できる。これにより、分散型エネルギー管理装置３０は、エネルギーシステム４０の処理性能上、および、安全上のボトルネック発生を軽減できる。
【００９３】
ここで、コミュニティ内の各需要家１０に備えられた分散型エネルギー管理装置３０によって各需要家１０における削減目標値を算出する別の形態例（以下、変形例と記す）を説明する。
【００９４】
この変形例では、各需要家１０の削減目標値を算出するために、設定部３０４は、分散制約最適化問題を解く。その解法アルゴリズムによって、需要家１０との隣接関係、パラメータ送受信部３０５が隣接の需要家１０と送受信する計算パラメータの内容、送受信が必要となるタイミングが変わる。
【００９５】
例えば分散制約最適化問題の解法アルゴリズムの一例としてＤＰＯＰ（Distributed Pseudo tree Optimization Procedure）がある。この解法アルゴリズムでは、制御対象（変形例では、コミュニティ内における分散型エネルギー管理装置３０）によりツリー構造が設定され、そのツリー構造に沿ってそれぞれの制御対象の部分的な評価値と最適な変数が交換され、コミュニティ全体で最適な解が算出される。
【００９６】
ＤＰＯＰは、２つのステップを踏んで最適解を導出する。一つ目のステップでは、ＵＴＩＬ（Utility）メッセージと呼ばれる最適解導出に必要な評価値の情報がツリー構造の子ノードから順に親ノードに伝搬される。親ノードへ伝搬されていく際、途中のノードはＵＴＩＬメッセージを更新しながら親ノードに向けて伝搬させていく。
【００９７】
ルートノードは、全ノードのＵＴＩＬメッセージを集約し、その情報を基に全ノードの最適解を算出する。次に、分散型エネルギー管理装置３０は、ルートノードが算出した解を、逆方向、すなわち親ノードから子ノードへと伝搬していく。
【００９８】
このＤＰＯＰの場合、計算パラメータは、ＵＴＩＬメッセージや通知されてきた最適解に相当する。またＤＰＯＰの場合、計算パラメータの送受信は、各ノード間のＵＴＩＬメッセージや最適解のやり取りに相当する。
【００９９】
すなわち、ツリー構造のルートノードとなる分散型エネルギー管理装置３０において、設定部３０４は、各需要家１０における期待指数の出力関数に関する情報を取得する。この情報は、分散型エネルギー管理装置３０間の計算パラメータの授受を通じて、ルートノードの分散型エネルギー管理装置３０に集約される情報である。
【０１００】
設定部３０４は、取得した期待指数の出力関数に関する情報に基づいて、各需要家１０の削減目標値を算出する。そして、設定部３０４は、自家の削減目標値を自家の表示部１０３に表示するとともに、他の需要家１０の削減目標値を、ツリー構造に従って、子ノード側に通知していく。
【０１０１】
ツリー構造の中間ノードとなる分散型エネルギー管理装置３０において、設定部３０４は、親ノードから通知されてきた削減目標値の中から、自家の削減目標値を特定して、自家の表示部１０３に表示する。そして、設定部３０４は、パラメータ送受信部３０５経由で、他の需要家１０の削減目標値を、自装置以下のサブツリー構造に従って、子ノード側に通知していく。
【０１０２】
この変形例では、コミュニティ内の複数の需要家１０のうちの一つが第１実施形態で述べた集中型エネルギー管理装置１０と同様に機能するとも言える。
【０１０３】
なお、分散型エネルギー管理装置３０は、フラットな構造のネットワーク、たとえば、グリッド構造のネットワークを形成しても良い。そのうえで、各分散型エネルギー管理装置３０の設定部３０４は、局所的な情報交換のみで局所最適解を出し、それを繰り返すことによって、全体最適解を導くような公知のアルゴリズムを採用しても良い。
【０１０４】
なお、解法アルゴリズムはＤＰＯＰに限定するものではなく、分散型エネルギー管理装置３０は、別の解法を用いても良い。
【０１０５】
＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について図面を参照して説明する。
【０１０６】
図１３を参照すると、第３実施形態におけるエネルギー管理装置７０は、指数更新部４０１と設定部４０２を備える。
【０１０７】
指数更新部４０１は、需要家１０の一定期間のエネルギー使用量の削減実績量を取得して、需要家１０に対して、エネルギー削減目標値を入力、エネルギー削減目標値の達成期待度合いを示す期待指数を出力とする関数を決定する。この関数は、エネルギー削減目標値が低いほど、かつ、需要家１０のエネルギー削減実績量が高いほど、高い期待指数を出力する。
【０１０８】
設定部４０２は、与えられたコミュニティ全体のエネルギー削減目標量をコミュニティ内の需要家１０に分配する。このとき、設定部４０２は、関数から得られる、コミュニティ内の需要家１０の期待指数の総和が最大となるように、各々の需要家１０のエネルギー削減目標値を決定する。
【０１０９】
第３実施形態のエネルギー管理装置７０は、各需要家１０に現在の状況に合った無理のないエネルギー使用量の削減行動を促すことができ、結果として、コミュニティ全体のエネルギー使用量の目標削減達成の可能性を高くすることができる。
【０１１０】
その理由は、指数更新部２０３が、各需要家１０のエネルギー使用量の削減実績量を基に期待指数を出力する関数の情報を更新し、設定部２０５が、期待指数が最大となる各需要家１０の削減目標値を算出するからである。
【０１１１】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１１２】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１１３】
この出願は、２０１６年５月２０日に出願された日本出願特願２０１６−１０１５４０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    需要家
２０    集中型エネルギー管理装置
３０    分散型エネルギー管理装置
４０    エネルギーシステム
７０    エネルギー管理装置
２０１    使用情報更新部
２０３、３０２、４０１    指数更新部
２０５、３０４、４０２    設定部
３００    使用情報更新部
６１０    プロセッサ
６２０    外部記憶装置
６３０    主記憶部
６５０    プログラム
【図１】
2017199901.tif 000005
【図２】
2017199901.tif 000006
【図３】
2017199901.tif 000007
【図４】
2017199901.tif 000008
【図５】
2017199901.tif 000009
【図６】
2017199901.tif 000010
【図７】
2017199901.tif 000011
【図８】
2017199901.tif 000012
【図９】
2017199901.tif 000013
【図１０】
2017199901.tif 000014
【図１１】
2017199901.tif 000015
【図１２】
2017199901.tif 000016
【図１３】
2017199901.tif 000017
【国際調査報告】
2017199901.tif 000018
2017199901.tif 000019
2017199901.tif 000020
2017199901.tif 000021